Дилемата на НАСА за мисии на Луната: Какво ще стане, ако я запалим?

Има много предизвикателства, пред които ще се изправят постоянните пилотирани мисии до Луната, но едно от тях тревожи специалистите повече от почти всяко друго: огънят.

Нова статия на учени от Изследователския център Глен, Космическия център Джонсън и Университета Кейс Уестърн Резерв на НАСА описва подробно планирана мисия за тестване на запалимостта на материали на повърхността на Луната, където се очаква пламъците да действат много различно, отколкото на Земята, съобщава Science Alert.

На Земята гравитацията кара горещи газове да се издигат, привличайки свеж, хладен кислород към основата на пламъка. В някои случаи, когато материалът е лесно запалим, това може да доведе до явление, наречено "издухване", което всъщност гаси огъня.

На Луната този поток съществува, но е много по-бавен, което позволява кислородът да се попълва непрекъснато в пламъка, без да се създава достатъчно бързо движение на парите, за да се позволи условие за освобождаване на огън. С други думи, материали, които може да не са наистина запалими на Земята, биха могли да горят много дълго време на Луната.

Бъдещите лунни изследователи едва ли биха искали да предизвикат опустошителен пожар в местообитанието си по очевидни причини, така че учените са се втурнали да си обяснят как да предотвратят такива бедствия, особено като се има предвид краткосрочният график за това кога НАСА предвижда постоянно присъствие на човешки екипаж на лунната повърхност.

В продължение на десетилетия астронавтите разчитат на тест на НАСА, известен като NASA-STD-6001B, за да оценят запалимостта на материалите по време на космически полети

Но космосът е много по-сложен, отколкото прогнозира тест, проведен на Земята.

NASA-STD-6001B включва задържане на 15-сантиметров пламък до дъното на вертикално монтирано парче материал. Ако материалът гори на повече от 15 сантиметра от дъното или изхвърля овъглени отломки, той не преминава теста. Това звучи достатъчно разумно, но има един проблем - тестът се провежда на Земята. Тук има движение на въздух, причиняващо конвективни течения.

Има и "горна част" и "долна част", ​​докато в среди като Международната космическа станция тези ориентации не съществуват.

Следователно, пожарите не са насочени "нагоре" в условия на микрогравитация - те образуват сферични пламъци, които се разпространяват бавно навън и се подхранват почти изцяло от вентилационните системи на станцията.

Но простото изключване на вентилационната система не би решило проблема. Разбира се, липсата на движение на въздуха може да забави пожара, но това просто би довело до тлеене на някои материали, чакащи вентилаторите да се включат отново, за да могат да се разпалят.  Най-доброто решение би било да се тества физиката на пламъците на самата МКС и изследователите са запалили 1500 малки пожара, за да проучат как работи горенето в космоса. Но НАСА би предпочела да избягва пожари, достатъчно големи, за да изгорят космическата станция.

Вместо това американската агенция се обърна към теста за пожарна безопасност на космически кораби (Saffire). Тези експерименти бяха проведени вътре в безпилотна капсула Cygnus, след като тя се отдели от МКС и преди да се потопи в земната атмосфера. По време на тестовете изследователите запалиха големи парчета памук/фибростъкло, текстил и акрил, за да наблюдават как горят в условия на микрогравитация, откривайки някои странни физически явления - пламъци, които понякога се разпространяват в обратна посока на въздушния поток и горят по-интензивно върху по-тънки материали.

Данните от Saffire били достатъчни, за да подчертаят несъответствията между стандарта на НАСА и реалностите на огъня в космоса. Затова те се обърнали към следващата опция - тестове с падане. Наблюдението на това как пламъците реагират, когато са пуснати от кула за падане (5 секунди безтегловност) или дори при параболичен полет на самолет (25 секунди безтегловност) обаче не е достатъчно, за да се проучи какви дългосрочни щети може да причини пожарът.

Така се е появил експериментът "Лунна запалимост на материалите" (FM2). По-ниската гравитация на Луната обаче е още по-интересно място за изучаване на динамиката на пламъка. FM2 ще изстреля безпилотна мисия до лунната повърхност. Там автономна камера ще изгори четири проби от твърдо гориво в условия на лунна гравитация, нещо, което е невъзможно да се пресъздаде никъде другаде днес. Камерата ще бъде оборудвана с видеонаблюдение, радиометри и кислородни сензори, за да наблюдава пламъка и неговата атмосфера в реално време.

По този начин НАСА ще получи реални данни за това как се държат пламъците на Луната и ще може да ги сравни с експериментите, проведени досега.